结构增强型轻质高强微纳米复合材料的设计、力学特性及增强机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51772011
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0205.无机非金属基复合材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

With the rapid development of modern science and technology, the instrument, equipment and parts design trend to be high-strength, light-weight, miniaturization, compact and efficient. It’s in urgent demand for new generation light-weight and high-strength composites. In this project, we will design and construct new type of micro/nano reinforced structure to realize the target of lightweight and high strength. controllable growth of light-weight and high-strength micro/nano materials will be studied, so that we will develop some new controllable synthesis methods. We will systematic study how to make micro/nano structure units ordered assemble at multi-scale and multi-level and develop some new methods to obtain a serious of new kinds of structural reinforced light-weight and high-strength micro/nano materials. Through advanced structure and mechanical properties characterization methods, surface properties, details of reinforced structure, mechanical performance will be explored, so that we will propose strengthening mechanism and summarize the property-structure rule. Finally, we will try to breakthrough micro/nano materials’ macro preparation bottleneck, realize their large-scale production by simplify the fabrication process, so that we can broaden their application. The development of this project can not only realize the preparation of new generation light-weight and high-strength materials, but also provide reference for the structural design and strengthening theory of light-weight and high-strength materials.
随着现代科学技术的快速发展,使得仪器、设备、部件的设计、生产向着高强度、轻量化、小型化、紧凑化、高效化方向发展,对于新型轻质高强复合材料的需求极为迫切。本项目通过设计并构建新型微纳米增强结构,实现材料的轻量化以及力学性能的提高。从轻质高强微纳米结构单元的可控生长出发,发展几种轻质高强微纳米结构单元的可控制备方法;系统性地研究微纳米结构单元多尺度、多级次有序组装的方法,实现一系列轻质高强复合微纳米材料的可控制备;利用先进的轻质高强复合微纳米材料表征方法,探究微纳米结构单元的表界面性质及微观有序组装结构,研究材料的整体力学性能及增强增韧机制,获得材料结构-性能之间的规律认识;突破微纳米材料宏量制备的瓶颈,实现规模化生产,探索轻质高强复合微纳米材料的应用价值。本项目的开展不仅能够实现新一代轻质高强材料的制备,且为轻质高强材料的结构设计与增强理论基础提供借鉴。

结项摘要

轻质高强材料在航空航天、武器装备等特种领域有重大的应用需求,可以有效实现装备减重及提升装备机动性、安全性等。轻质、高强、高韧等特性在传统结构材料中被认为是相悖的性能,难以同时实现。基于上述需求与挑战,本项目基于纳米材料的制备与组装、微结构仿生设计等,在复合材料中引入微纳增强结构,合成了多种轻质、高强、高韧微纳复合材料,并从微纳尺度研究了其构效关系,揭示其增强机制。我们发展了二维纳米材料的普适性合成方法,并对其物相进行调控,设计制备了包括氧化铝纳米片、氧化锆纳米片在内的一系列高强、高韧的纳米结构单元,并揭示了材料物相、结构与性能之间的关系;发展了双相冰模板法、层层组装等方法,实现了多种结构的宏观尺寸可控组装,如阵列结构、层状结构等,制备了包括层状石墨烯基复合材料、阵列增强羟基磷灰石基复合材料等多种轻质、高强、高韧微纳复合材料;微纳复合材料的力学性能进行系统的表征,如强度、韧性、硬度、模量等,利用先进的原位表征技术对其力学性能进行观察,揭示其增强增韧机制,如大范围裂纹扩展等;根据材料特性,积极探索了制备的结构增强微纳复合材料在航天热控涂层,飞行器天线罩等领域的应用前景。该项目的研究成果为新一代轻质高强材料的制备提供了一种新思路,也为材料的应用打下了一定的理论基础。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Creating ultrathin amorphous metal hydroxide and oxide nanosheet libraries
创建超薄非晶金属氢氧化物和氧化物纳米片库
  • DOI:
    10.1039/c8ta11525g
  • 发表时间:
    2019-03-07
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Jia, Binbin;Hao, Rui;Guo, Lin
  • 通讯作者:
    Guo, Lin
Single atomic Pt on amorphous ZrO2 nanowires for advanced photocatalytic CO2 reduction
非晶 ZrO2 纳米线上的单原子 Pt 用于先进的光催化 CO2 还原
  • DOI:
    10.1016/j.mtnano.2021.100157
  • 发表时间:
    2021-12-02
  • 期刊:
    MATERIALS TODAY NANO
  • 影响因子:
    10.3
  • 作者:
    Dong, S.;Liu, W.;Guo, L.
  • 通讯作者:
    Guo, L.
Three-dimensional porous aerogel assembly from ultrathin rGO@SnO2 nanosheets for advanced lithium-ion batteries
用于先进锂离子电池的超薄 rGO@SnO2 纳米片的三维多孔气凝胶组件
  • DOI:
    10.1016/j.compositesb.2021.109591
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Composites Part B: Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhao Hewei;Zeng Xiaolong;Zheng Tian;Liu Shaojia;Yang Jie;Hao Rui;Li Fengshi;Guo Lin
  • 通讯作者:
    Guo Lin
Construction of MnO2 Artificial Leaf with Atomic Thickness as Highly Stable Battery Anodes
原子厚度的MnO2人造叶作为高稳定性电池负极的构建
  • DOI:
    10.1002/adma.201906582
  • 发表时间:
    2019-11-19
  • 期刊:
    ADVANCED MATERIALS
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Jia, Binbin;Chen, Wenxing;Guo, Lin
  • 通讯作者:
    Guo, Lin
Multiscale engineered artificial tooth enamel
多尺度工程人造牙釉质
  • DOI:
    10.1126/science.abj3343
  • 发表时间:
    2022-02-04
  • 期刊:
    SCIENCE
  • 影响因子:
    56.9
  • 作者:
    Zhao, Hewei;Liu, Shaojia;Jiang, Lei
  • 通讯作者:
    Jiang, Lei

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其他文献

基于CT影像的经皮椎间孔镜腰椎体间融合手术入路的解剖学研究
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  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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其他文献

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高透光、高强高韧微纳复合材料
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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